Por el Ing. Agr. Carlos González
Todos los compuestos químicos presentan
cantidades variables de energía.
Pero la pregunta que nos hacemos es ¿Qué
es la energía?
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Energía es la capacidad de realizar trabajo. |
Trabajo es la fuerza que actúa a través de una distancia.
Fuerza es el empujón o tirón que se le aplica a un cuerpo, para que este
cambie su estado o posición.
- Energía Química.
La energía química se presenta en las fuerzas
de "unión" que mantienen juntos los átomos o iones de un
compuesto o una molécula.
Estos enlaces químicos, se dan por la mutua
atracción eléctrica, que ejercen los átomos o iones entre sí.
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>> Fuerza de unión >> energía de enlace |
Para romper estos enlaces, se debe ejercer
una fuerza externa mayor y opuesta para lograr la desvinculación entre los
átomos o iones.
Par tal motivo se podría definir la energía
química, "como la energía que se necesita para romper los enlaces
que hay en un compuesto".
Esto nos está indicando que en toda reacción
química, siempre se dan reacciones energéticas; o sea cambios o
transformaciones de la energía.
Cuando nos referimos a cambios o
transformaciones que sufre la energía, nos referimos a las tres leyes básicas
de la transformación de la energía las cuales son:
1- Primera ley de
2- Segunda ley de
3- Tercera ley de
Primera ley de
"La energía ni se gana, ni se pierde
sólo se transforma". En otras palabras la energía es constante.
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Veamos que pasa en los tres tipos de
reacciones químicas: Descomposición: AB---------------->A
+ B + Energía Ej.: en la respiración se disipa energía
calórica Síntesis: A +
B + Energía ----------------->AB Ej.: el proceso de fotosíntesis se logra
gracias a la luz del sol Intercambio: AB +
CD + Energía(-) ------------>AC + BD + Energía(+) Ej.: mezclar ác. sulfúrico y agua, se disipa energía calórica |
Segunda ley de
"Cualquier sistema dejándolo actuar
espontáneamente, tiende a su estado de mayor estabilidad". En otras
palabras: en toda transformación, la energía tiende a perder su capacidad para
realizar trabajo útil.
Todos los seres vivos son altamente
organizados. Para alcanzar esto los organismos deben ser altamente inestables o
sea entrar en un estado de mayor desorden y aleatoriedad. Cuando nos referimos
al desorden, se usa frecuentemente la palabra entropía, termino que
puede definirse como una medida de la indisponibilidad de la energía para
efectuar trabajo útil.
Por lo tanto todos los procesos tienden a ser
UNIDIRECCIONALES, pues aunque sean reversibles,
siempre tienden al estado de mayor estabilidad.
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>>
energía > inestabilidad << energía > estabilidad |
Este
enunciado finalmente se puede resumir en una conclusión, un tanto pesimista, de
que el universo se está degradando, y que toda la energía ambiente acabará por
destruirse de modo uniforme en un ambiente en el cual no será posible un solo
intercambio más de energía, porque la entropía alcanzará su máximo nivel.
Tercera ley de
"Sólo un cristal perfecto, equivalente a
un sistema de máximo orden, a
Energía Libre:
Existe una relación directa entre la energía
libre y la entropía, la cual se expresa de la siguiente manera:
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D G = D H - T D S D = "cambio de" H = "calor" G = "energía libre" S = "entropía" |
La energía libre es la energía general de un
sistema, que está disponible para realizar un trabajo en condiciones de
temperatura y presión constante. Por lo tanto, la energía libre constituye el
aspecto de mayor interés biológico de la termodinámica.
Como hemos visto anteriormente, en las
reacciones químicas se dan los casos donde se necesita energía para lograr
dicha reacción, o por el contrario se produce una liberación de energía al
medio.
En el primer caso, cuando nos referimos a
procesos constructivos o síntesis en donde disminuye la entropía del sistema,
se le llama reacciones endergónicas.
Este tipo de reacciones se dan cuando hay entrada de energía libre, proveniente
de una fuente externa.
En el segundo caso, cuando nos referimos a
procesos de destrucción o descomposición en donde la entropía aumenta, se llama
reacciones exergónicas. En este
caso se da cuando hay liberación de energía al medio.
Este tipo de reacciones se dan tanto en los
sistemas vivos como los no vivos, con la única diferencia que en los no vivos
la situaciones o estados finales pueden ser permanentes, mientras que en los
sistemas vivos esto no es así, pues las diversas reacciones endergónicas
que ocurren en un sistema ordenado (seres vivos), deben "pagar" ese
orden promoviendo reacciones exergónicas constante.
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Reflexionemos.... ¿En general, las reacciones que ocurren en los organismos vivos, son espontáneas? |
Muchas de las reacciones metabólicas que se
dan en un organismo vivo son endergónicas, llevando a cabo con la energía
liberada durante las reacciones exergónicas. A éste mecanismo se lo conoce como
de reacciones acopladas.
Pero como hemos dicho anteriormente en este
sistema como en cualquier otros, no son perfectos, responden a la segunda ley
de la termodinámica.
¿De qué manera utilizan los seres vivos el
suministro de energía para compensar su continua pérdida de energía libre?
Hay dos factores que determinan la
disponibilidad de los suministros de energía, primero es que los organismos
forman parte de un gran universo donde hay una gran cantidad de energía libre.
Segundo, cada organismo posee estructuras especializadas, enzimas e información
genética, necesaria para dirigir los procesos de su vida, los cuales producen
una entropía negativa.
Recordemos: "La moneda de energía constante".
El ATP y el GTP.
Estas moléculas presentan la capacidad para
guardar una alta cantidad de energía en unos pocos enlaces, siendo el depósito
energético móvil más importantes de la célula. Otra particularidad de esta
molécula es su fácil traslado, pudiendo ser llevada a todas las regiones del
cuerpo celular.
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De este modo la energía almacenada en el ATP
puede ser utilizada en todas aquellas reacciones que necesitan energía. Para
ello, será suficiente que tenga lugar la rotura de algunas de sus uniones del ATP, allí donde sea necesario.
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Reacción completa: CALOR AB ------------ A
+ B + E |
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Reacción exergónica |
ATP |
Reacción endergónica |
